發(fā)布時(shí)間：2021-03-07 11:24

　　自動(dòng)駕駛技術(shù)方興未艾。傳感器作為無人車的眼睛不可或缺,其中激光雷達(dá)因其可以得到目標(biāo)的三維信息、抗干擾能力強(qiáng)、分辨率高等優(yōu)點(diǎn),在自動(dòng)駕駛技術(shù)的研究中占據(jù)了重要的地位。激光雷達(dá)測距是指通過發(fā)射激光和接收反射激光獲得激光在空間中傳播的時(shí)間進(jìn)而計(jì)算出目標(biāo)距離的一種技術(shù)。激光測距中測距精度是該技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)。此外,遠(yuǎn)距離、低成本、小型化、抗干擾等也是該技術(shù)發(fā)展的目標(biāo),然而目前并沒有一款能同時(shí)具備這些優(yōu)點(diǎn)的產(chǎn)品,本課題致力于研究具有以上優(yōu)點(diǎn)的自動(dòng)駕駛場景下的激光雷達(dá)測距技術(shù)。本論文首先介紹各種類型的激光雷達(dá)包括機(jī)械式、混合式、固態(tài)式激光雷達(dá),以及主流的車載激光測距技術(shù)。著重分析對(duì)比了脈沖式和相位式激光測距技術(shù)的優(yōu)劣。并結(jié)合激光在大氣中的傳輸理論和激光雷達(dá)測距原理設(shè)計(jì)了一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉的測距方案,通過發(fā)射頻率為20MHz,重復(fù)頻率為1MHz的周期性正弦信號(hào),并采用全相位FFT方法實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)別的激光測距精度。通過研究激光發(fā)射模塊、回波信號(hào)接收模塊和數(shù)據(jù)處理模塊中的關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計(jì)精度測試系統(tǒng)來驗(yàn)證本課題方案的測距精度。使用Quartus II軟件設(shè)計(jì)DDS信號(hào)發(fā)生器程序控制DA芯片產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)。在接收... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

全自動(dòng)駕駛用傳感器

第一章緒論31.2.1.1機(jī)械式激光雷達(dá)機(jī)械式激光雷達(dá)通常包括多個(gè)激光光源垂直排列形成線陣，通過硬件的機(jī)械式旋轉(zhuǎn)，改變激光的出射方向，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)外部環(huán)境的三維空間掃描。典型的機(jī)械式激光雷達(dá)結(jié)構(gòu)如圖1-3所示：目目標(biāo)標(biāo)αα1234567A電機(jī)L2L1L3圖1-3典型機(jī)械式激光雷達(dá)結(jié)構(gòu)機(jī)械式激光雷達(dá)是產(chǎn)生最早也是當(dāng)下使用最廣泛的激光雷達(dá)產(chǎn)品，如今正在進(jìn)行無人車路測的公司包括國外自動(dòng)駕駛第一梯隊(duì)的Waymo（谷歌母公司旗下）和國內(nèi)第一梯隊(duì)的百度都在使用這種雷達(dá)。然而其復(fù)雜的工藝結(jié)構(gòu)使得成本居高不下，使用壽命也因?yàn)椴考g的磨合而大大縮減。該類型產(chǎn)品在無人機(jī)，高精地圖，自動(dòng)駕駛等場景中也都有被使用。1.2.1.2混合式激光雷達(dá)混合式激光雷達(dá)通過MEMS振鏡旋轉(zhuǎn)完成激光掃描，該振鏡通過振鏡和微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）結(jié)合形成，一般稱為MEMS激光雷達(dá)。其發(fā)射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1-4所示，通過驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)MEMS振鏡旋轉(zhuǎn)同時(shí)驅(qū)動(dòng)激光器產(chǎn)生激光，激光在旋轉(zhuǎn)振鏡的反射下實(shí)現(xiàn)掃描。圖1-4MEMS式車載激光雷達(dá)工作原理圖

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文4通過MEMS振鏡，反射激光的掃描范圍和角度可以得到放大[3]。這種微振鏡相對(duì)成熟，相較于機(jī)械式激光雷達(dá)而言，可以以較低的成本同時(shí)保證準(zhǔn)確度來實(shí)現(xiàn)激光掃描，不過由于接收端的光路依舊較為復(fù)雜，仍然存在微振鏡的振動(dòng)，這樣就會(huì)影響到激光雷達(dá)的壽命，并且激光掃描受微振鏡面積限制，在掃描范圍上還有待改善。1.2.1.3全固態(tài)激光雷達(dá)全固態(tài)激光雷達(dá)則完全取消了機(jī)械式掃描結(jié)構(gòu)，而是完全通過電子的方式來完成水平和垂直方向上的掃描，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)沒有任何的運(yùn)動(dòng)部件，在運(yùn)動(dòng)過程中，可靠性高、耐持久性強(qiáng)，這樣的方式也大大縮小了激光雷達(dá)的體積并且價(jià)格低廉，隨著技術(shù)的發(fā)展成熟有望成為自動(dòng)駕駛的標(biāo)配。目前，該類型的激光雷達(dá)主要通過光學(xué)相控陣（OPA）和閃光（Flash）型這兩種技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。1.2.1.4光學(xué)相控陣（OPA）技術(shù)光學(xué)相控陣技術(shù)的原理是通過多處振動(dòng)產(chǎn)生的波相互疊加，不同的方向之間有的相互增強(qiáng)，有的則相互抵消。該技術(shù)采用多個(gè)激光光源形成陣列，通過控制各激光出射的時(shí)間，可以合成各種角度可控的光束。不過這種技術(shù)對(duì)激光陣列的單元尺寸精度要求很高[4]。圖1-5OPA激雷達(dá)工作原理圖目前，液晶相控陣和集成光波導(dǎo)型相控陣是當(dāng)下OPA的兩種主要類型。McManamon等人研制出首個(gè)液晶材料的光學(xué)相控陣結(jié)構(gòu)[5]，驗(yàn)證了這種結(jié)構(gòu)的可行性。Meyer在1972年就提出了一種光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的相控陣，使用鉭酸鋰（LiTaO3）電光晶體材料制成[6]。驗(yàn)證了該結(jié)構(gòu)的可行性�，F(xiàn)如今光學(xué)相控陣技術(shù)日益成熟，在2017年CES大會(huì)上，Quanergy公司就展示了一款這種類型的雷達(dá)—低成本固

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3068996